Polimeráz láncreakció

A szerkezete és tulajdonságai az RNS-t.

A szerkezet és a kémiai tulajdonságai a DNS-t.

Referencia absztrakt előadás № 2

Tárgy: A molekuláris alapja az öröklődés.

DNS - a fuvarozó a genetikai információt.

Alapfogalmak és kulcsszavak a téma:

Nucleic Acid nukleotid

Nitrogéntartalmú bázisok Replication

Genetikai információ Gene

Átírás genetikai kód

Kodon antikodont genetikai Translation

Aminosav a fehérje bioszintézis

DNS - dezoxiribonukleinsav - biológiai makromolekula hordozóból a genetikai információ Sun ?? ex eukarióta és prokarióta sejtek, és számos vírus.

1928 ᴦ. F. Griffith felfedezték jelenség pneumococcusok transzformáció (átalakítás tulajdonságai baktériumok). Nature transzformáló szer volt telepítve Avery, MacLeod és McCarthy, 1944-ben ᴦ. kiderült, hogy a DNS. Mivel a felfedezés és a tanulmány átalakulás bizonyult a szerepe a DNS, mint az anyag hordozója a genetikai információt.

A háromdimenziós modell egy térszerkezet egy kettős-szálú DNS-t leírták a Nature aperlskom 1953 ᴦ. J. Watson, Francis Crick és Maurice Wilkins. Ezek a vizsgálatok képezték az alapját a molekuláris biológia, hogy a tanulmányok az alapvető tulajdonságok és életmegnyilvánulásától molekuláris szinten.

DNS szerkezet - egy polimer szerkezeti egységet, amely egy nukleotid.

A nukleotid áll egy nitrogéntartalmú bázis purin: adenin (A) vagy guanin (G), vagy egy pirimidin: tsitonin (U) vagy timin (T), szénhidrát dezoxiribóz (öt szénatomos cukor gyűrű), és foszforsav maradék (NRA - 3). A DNS kettős spirál jobbkezes. 10 bázispár azok egy teljes fordulata 360. Következésképpen, minden bázispár van forgatva 36 fok körül a spirál otnositlno következő pár. Foszfát csoportok kívül a spirál és a bázis - és belsőleg elrendezett időközökkel 34nm. A láncok tartják össze hidrogénkötések között bázisok és egymás köré csavart, és a közös tengely.

A = T; T = C, vagy A + T / C + T = 1

Nukleotidok csatlakoztatva ?? ének egy polinukleotid lánc közötti kötések az 5 „pozícióban egy pentóz és a végén a 3” helyzetben a következő pentózgyűrű keresztül foszfát csoportot alkotnak egy foszfodiészter hidak, ᴛ.ᴇ. cukor-foszfát gerincét DNS 5 „- 3” kötéseket. Genetikai információt rögzítjük nukleotid szekvenciát az 5 „végén, hogy 3” végén - ezt nevezik a szensz szál DNS, gének található itt. A második szál iránya a 3'-5 „antiszensz tekinteni, hanem egy necessary''etalonom””tárolására genetikai információt. Az antiszensz szál szerepet játszik a replikációs és javítási folyamatok (hasznosítása sérült DNS szerkezet). Bázisok, az antiparalel alkotó szálak hidrogénkötések köszönhető, hogy a komplementer párokat A + T; G + C. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, a szerkezet egyik szál meghatározza a nukleotidok szekvenciáját egy másik szál. Következésképpen, a bázisok sorrendjét a DNS szál ?? teljesen komplementer és antiparalel, amikor te.

A komplementaritás elvét univerzális számára replikáció és transzkripció.

Ma le több módosítást a DNS-molekula. DNS polimorfizmus - ϶ᴛᴏ képessége molekulák hogy különböző konfigurációkban.

Ismerete szerkezetének és funkciójának a DNS létfontosságú megértéséhez néhány genetikai folyamatok, amelyek mátrix. Világos volt, hogy a DNS maga működhet, mint egy mátrix fehérjék szintéziséhez aminosavakból, mint szinte minden ez a kromoszómák a sejtmagban helyezkedett el, míg a többség, ha nem az összes ?? e, celluláris proteinek szintetizálódnak a citoplazmában. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, a genetikai információt tartalmazza DNS belemerül valamilyen olyan köztes molekula, amely szállítják a citoplazmába, és részt vesz a szintézis a polipeptid láncok. Az a feltételezés, hogy egy ilyen köztes molekula lehet RNS, teljes egészében ?? Erez tekinthető, amint a szerkezetét a DNS kettős spirál fedezték fel. Az első helyen, a sejtek szintetizálnak nagy mennyiségű fehérjét, amelyek sok RNS-t. Másodszor, a fontosabb úgy tűnt, hogy a sugar''skel ?? ETY „” DNS-t és RNS-t nagyon hasonló, és hogy könnyű lenne elképzelni, hogy az RNS egyetlen szálakat egy egyszálú DNS közötti instabil hibrid molekulák, melyek egyik szála képviseli DNS, más RNS. A kapcsolat a DNS, RNS és fehérje 1953 ᴦ. Ők mutatták be, a következő séma szerint:

Replikálódó DNS --------- → RNS --------- → fehérje

ahol az egyszálú DNS-templátként szolgál a szintézisében komplementer DNS-t (replikációs). Másfelől, az RNS-molekulák templátként szolgál a sorrendben összekötő ?? eniya aminosavak alkotnak polipeptid lánc a folyamatot nevezzük, így because''tekst „” írva in''yazyke „” nukleotidot alakítunk (lefordítva) -amino acid''yazyk „”. Csoport nukleotidok kódoló egyetlen aminosav, úgynevezett kodon.

RNS - ribonukleinsav kislota͵ van sok közös a DNS szerkezetét, de különbözik tőle számos jellemzői:

q szénhidrát RNS csatlakozott purin vagy pirimidin bázisokkal és a foszfát csoport ribóz;

q az RNS, mint a DNS tartalmazza a nitrogéntartalmú bázisok adenin, guanin és citozin. De az RNS nem tartalmaz timin, helyét az RNS molekula vesz uracil;

q RNS - egyszálú molekula;

q, mint az egyszálú RNS-molekula, akkor a szabály Chargaff létrehozott DNS nem lehet kielégíteni a egyenlőségét tartalom bázisok.

Ribonukleinsav (RNS) jelen van a sejtekben mind pro-, mind eukarióta, amelyek három fő típusa van: hírvivő RNS (mRNS), riboszomális RNS (rRNS), és transzfer RNS (tRNS).

Az eukarióta sejtmag RNS tartalmaz egy negyedik típusú heterogén nukleáris RNS (gyaRNK), amely egy replika (transzkriptum) a megfelelő DNS-t.

TRNS tanulni citoplazmába megfelelő triplett (kodon mRNS), és át a kívánt aminosavat a növekvő polipeptid láncot. Recognition kodon az mRNS végezzük segítségével három egymás bázisok tRNS, az úgynevezett antikodont. Úgy tartják, hogy az egyes aminosavak van legalább egy tRNS.

A genetikai kód - egyetlen genetikai információ rögzítési rendszer nukleinsav molekulák egy olyan nukleotid szekvenciát. A genetikai kód alapján a használata alfavita͵ amely teljes egészében ?? a négy-írni -nukleotidov eltérő nitrogéntartalmú bázisok: A, T, C, G. Kísérletek megfejteni a genetikai kód készült 1954-ben ᴦ. G. Gamow. alaptulajdonságait triplett kódjának és degenerációja talált 1961 ᴦ. Crick és S. Brenner.

1961-ben ᴦ. Ez volt az első megfejtette az első triplett szekvenciát. Egy rendszer, amely tartalmaz egy mesterséges mRNS, amely csak az uracil nukleotid szintetizált polipeptid-lánc, amely csak a fenilalanin (a DNS-kód, hogy ez legyen nukleotidjaival komplementer t - AAA). 1965 ᴦ. Azt dekódolt teljes genetikai kódot. A 64 kodon három kodon UAG UAA, UGA nem aminosav kód, ők hívták nonszensz kodon. Később kimutatták, hogy azok egy stop kodon.

Ma ?? ix meghatározott nukleotidszekvenciák, a DNS és RNS végzi egy speciális módszerrel - szekvenálás.

Az ingatlan a genetikai kód.

1. A genetikai kód egy triplett. Triplett (kodon) - szekvenciája három nukleotid kódoló egy aminosav.

2. Az degeneráltsága a genetikai kód, annak a ténynek köszönhető, hogy az egyik aminosav lehet által kódolt több triplettek (aminosav - 20 és hármas - 64), kivéve a metionin és a triptofán, amelyek által kódolt egyetlen triplett. Három triplettek UAA, UAG, UGA - ϶ᴛᴏ stoplights (stop kodon) megszüntette a szintézist a polipeptid-lánc. Megfelelő triplet metionin (AUG), a funkció a iniciációs (gerjesztés) olvasására, és nem kódol aminosav, ha elhelyezni az elején a DNS-lánc.

3. Egyediség - minden adott kodon felel meg egy és csak egy határoztuk ?? ennaya aminosav.

4. A genetikai kód nem fedik egymást - a genetikai kód olvasási folyamat nem teszik lehetővé az átfedő kodon. Kezdve az határozza meg ?? Hinnóm kodon az olvasást a következő magától hézagok nonszensz kodon.

5. A genetikai kód univerzális, ᴛ.ᴇ. Minden információ a nukleáris gének teljesen ?? ex szervezetek különböző szintjén a szervezet kódolt azonos.

Matrix folyamatok a sejtben.

Háromféle folyamatok a sejtek a mátrix: replikációs, transzkripciós és transzlációs.

Fő funkcionális jelentősége a DNS-replikáció folyamata áll ellátásában az utódok genetikai információt kell továbbítani a teljes és nagy pontosságú.

Replikáció - egy olyan DNS-megduplázása, amely előfordul a szintetikus (S), mielőtt minden egyes szakaszában interfázisos esetben ?? HAND sejtek.

Konzervatív replikáció. A kezdeti kettős szálú DNS-molekula szolgál templátként a kialakulását egy teljesen új, kettős-szálú molekula zárulnak teljes egészében az eredeti.

Semi-konzervatív replikáció. Két DNS-szál jön szét (mint kapocs - villámlás). Minden lánc szolgál templátként a kialakulását egy újat. Replikáció DNS molekula speciális enzim fokozatosan két térfélre osztja a hosszanti irányban. Amint a nyitó közös nukleotidszekvenciák molekulák, azonnal csatlakozzon a szabad nukleotidok előzőekben szintetizált a citoplazmában. Ennek eredményeként mindkét felét a tekercs ismét egész, és ahelyett, hogy egy molekula kapott két, úgy, hogy a kromoszóma válik dvuhromatidnoy.

Diszperziós replikáció. Kezdeti DNS bomlik rövid fragmentumok, különböző hosszúságú, ezeket használjuk a sablonokat postoeniya fragmensek két új kettős hélixet amely aztán feloldott egyetlen a molekula szerkezete. Művelt DNS molekulák tartalmazzák a régi és az új darab.

1955-ben ᴦ. A. Kornberg és kollégái a Stanford Egyetem felfedezett egy enzim, amely replikálódik DNS-polimeráz, és nevezte.

A jelenlegi szakaszban olyan enzimek között, részt vesz a DNS-szintézis, izoláljuk ?? ének DNS-polimeráz I, II, III. amelynek 5 '→ 3' polimeráz aktivitását.

Mivel a DNS-polimeráz katalizálja replikáció csak abban az irányban 5 „→ 3”, és a szülői DNS láncok antiparalel, csak az egyik az új láncot szintetizálunk folyamatosan. Ez az áramkör az úgynevezett vezető. Egy második áramköri nevű leszakadó, szintetizálódik formájában DNS-fragmensek - Okazaki-fragmensek. amelyek eukariótákban van nukieotidok szekvenciája 100-200. Ezeket a fragmenseket ligáljuk (Összetűzött) polinukleotidligazami és egy folyamatos láncot. Ezt a folyamatot nevezik érését. Synthesis egyes Okazaki fragmenst (3 „→ 5”) kezdődik egy kis RNS-fragmentum (körülbelül 10-60 nukleotid) amelyet eltávolítunk, mielőtt a vége az olvasási. Ez az úgynevezett primer vagy primer.

Minden sejt az emberi hatása alatt különböző tényezők a DNS-ben előforduló minden nap több ezer véletlenszerű változások, és az év felhalmozódik minden cella csak egy nagyon kis számú stabil változások DNS-szekvencia. Közül több véletlenszerű helyettesítések bázisok a DNS, csak egy az ezer vezet mutációk. Minden egyéb kártérítési nagyon hatékonyan kiküszöbölik az eljárásban a DNS javítás. Javító mechanizmus ( „” zalechivanie 'DNS-károsodás) van azon a tényen alapul, hogy a DNS-molekula két példányban a genetikai információ - az egyik az egyes szálak a molekula. A fő javítási út három lépésből áll:

1. Módosított sérült DNS-lánc részt észlelte, és eltávolítjuk a DNS nukleázok javítani. A DNS-spirál ezen a helyen egy horpadás fordul elő;

2. DNS-polimeráz, és egy glikoziláz e hiányosság megszüntetése csatolva nukleotidok egyesével, másolásával az információt egy integrált fonalból;

3. DNS - ligase''sshivaet 'szünetek és befejezi a helyreállítása a molekulában.

Elrendezés (újraírás) - szintézis az mRNS templát DNS (az elsődleges génterméket) hajtjuk a magban az értelmes szál DNS relaxált állapotban. Ez az első lépés a protein szintézist. Messenger RNS-t (mRNS) tartalmazza a genetikai utasítást meghatározza szintézis ?? ennogo polipeptid és átadja a fehérje szintetizáló készülék sejtek citoplazmatikus riboszómák sejtek.

A transzkripció megindításához rendkívül fontos, hogy van egy külön rész a DNS úgynevezett promoter. Amikor egy RNS polimeráz kötődik egy promoterhez történik helyi letekerése a DNS kettős spirál és a képződött nyitott promoter régióban.

Nyúlás (mellék ?? ix) láncok RNS - ϶ᴛᴏ transzkripciós lépés, amely akkor fordul elő, miután a mellékelt ?? eniya 8 ribonukleotidokat. Ebben a mozgási RNS-polimeráz mentén DNS-lánc működik, mint egy cipzár, megnyitva a kettős spirál, amely lezárja mögött az enzim olyan mértékben, hogy a megfelelő RNS bázispár bázisokkal DNS.

Megszűnése (leállítottuk a növekedés) mRNS áramkör lép fel specifikus helyeken a DNS nevű terminátorok.

A folyamat alkotó érett RNS-molekulák a prekurzorok nevezzük feldolgozás. ahol a molekulák módosított 5 „→ 3” végén és lapolva. Heterogén nukleáris RNS splicing az eltávolítása az RNS-szekvenciák megfelelő intronok a DNS, és az összekötő részletekben ?? IX átírt exon szekvenciákat.

Broadcast (lefordítva) - folyamat megvalósításában genetikai információnak mRNS polipeptid szerkezete. Ez a második szakasz a fehérjeszintézis által végzett egymást követő polikondenzációs egyes aminosav maradékok kiindulva az amino-terminálisról a polipeptid-lánc, hogy a karboxil-terminális.

Érett hírvivő RNS kilép a citoplazmába, ahol a fordítási eljárást hajtjuk végre - mRNS dekódoló az aminosav-szekvencia a fehérje. A dekódoló folyamat által végzett 5 „→ 3” és zajlik a riboszómák. MRNS riboszóma komplex és felhívta poliszómák.

A broadcast kezdődik a régi kodon AUG amely kódolja a metionin aminosav a lokalizációs abban az értelemben, a strukturális gén. Az egyes aminosav-szállít poliszómák transzfer RNS (tRNS) specifikus egy adott aminosav. tRNS közvetítőként jár közötti mRNS kodon és aminosav. TRNS tanulni citoplazmába megfelelő triplett (kodon mRNS) alatt a párosítás a komplementer nitrogéntartalmú bázisokkal. tRNS, amely alkalmas arra, hogy egy kis alegység egy kötést képez kodon - antikodon, miközben egyidejűleg továbbítja az aminosav az amino-acil-rész (A rész) nagy alegységét. A kodon AUG''podhodit „” antikodon csak egy tRNS, amely prenosit metionin. Emiatt mielőtt Sun ?? azt a riboszóma szállítják metionin. Továbbá, az AUG-kodon bevételt peptidilgyantához része a nagy alegység (R-rész). Ennek eredményeként ezek a folyamatok képződik riboszóma fordítja - iniciációs komplexet.

Termination (szintézis megszűnése) jelentkezik a parancs kodonokat UAA, UAG, UGA. A természetben nincs ilyen tRNS molekulák, amelyek megfelelnek ezeknek anticodons kodon.

Polimeráz láncreakció (PCR) 1984-ben nyílt ᴦ. Cary

B. Myullisom. Ez azon a tényen alapul, hogy az újonnan szintetizált nukleinsav lánc templátként szolgál a következő replikációs ciklusok:

q kettős szálú DNS-t melegítéssel komponálja szét egyszálú lánc, és ebben az állapotban szolgálhat templátként replikáció;

q szálat egyszálú DNS-t inkubáljuk jelenlétében egy DNS-polimeráz, és egy keverékét tartalmazó oldatot, a Sun ex ?? 4 nukleotid, és a specifikus DNS-szekvenciák (primerek), ami a szintézis a két példányban DNS-molekulák.

A PCR-eljárással nagyon nagy érzékenységű tudja érzékelni a mintában Sun ?? annak bennük levő egy DNS-molekula. A módszert széles körben használják a prenatális diagnosztika örökletes betegségek azonosítása vírusfertőzések, valamint a törvényszéki orvostani ?? e, mert ez ad lehetőséget, hogy végezzen genetic''daktiloskopiyu 'akár egyetlen sejt.

lásd még

Molekuláris genetikai módszerrel Biokémiai eljárás Biokémiai módszerek alapján tanul aktivitását enzimrendszerek (akár az enzimaktivitás, vagy száma végtermékek által katalizált reakció ezen. [Bővebben].

Moduláris diagnosztikai eljárás. A módszer abból áll, az ismételt másolást DNS-fragmentumok (RNS) rácsos a kórokozó DNS-polimeráz. Reakció vesz több ciklusban, mint amelynek eredményeként a száma másolatai fragmentumok DNS (RNS) növeljük, és a. [További információ].

Alapelv: A vizsgálati anyag ki van téve a különleges bánásmódot, amelyben prois-sétál lízis a hozam DNS a kórokozó sejteket. Az anyag egy részét átvisszük egy csőbe, amely keverékét mononukleotidok, DNS-polimeráz és a primer -Unique szekvenciát. [További információ].